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近年来超临界CO2在环境地球科学领域应用广泛,在这些研究应用中,CO2流体在超临界状态下的溶剂化特性起到了十分重要的作用。在超临界高密度压缩区域里,体系温度和压力的稍许变化都会导致流体密度的突变,因此通过有效的探针分子研究超临界CO2流体的异常溶剂化行为具有重要的理论和应用价值。文中从新的角度运用荧光探针分子芘在温度308.15K和不同压力下研究超临界CO2性质,与以往采用的参照线方法有所不同,文中所提出的参照点模型手段引入序参量方法和新定义的溶剂化作用参量,测定近临界区超临界CO2流体局域密度增强的变化。文中同时讨论了3段密度区域模型(three-density regionmodel)、局域密度不均一性以及探针芘在超临界CO2中的分子间相互作用。将荧光探针分子研究的流体局域密度增强与热力学测试的流体等温压缩系数进行综合对比,有助于更好地从微观和宏观两方面理解超临界CO2的特性。 相似文献
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《地球科学进展》2015,(10)
CCS技术是目前公认的快速减缓温室效应的最有效方法,CO2地质封存是CCS技术最核心的问题之一,监测CO2地质封存的安全性贯穿于CO2注入过程中与封存以后。四维地震监测技术是监测CO2是否泄漏、证实CO2封存安全性最有效的技术手段。常规四维地震技术通过对比CO2注入前后及注入不同阶段2次或者多次三维地震纵波振幅差异与旅行时差异,确定CO2在地下分布。而纵波振幅或旅行时差异是CO2饱和度与孔隙压力的综合反映,单纯的纵波信息难以区分饱和度与压力信息。目前,四维多分量地震监测技术的潜力并未挖掘,由于横波速度对于压力敏感,利用四维转换波信息监测CO2地质封存,可以识别注入CO2的压力分布范围。对于各向异性介质的储层,对比一次地震观测PS1,PS2旅行时、振幅差异与2次地震采集之间PS1,PS2旅行时、振幅差异,还可以有效确定注入CO2前与注入期间储层裂隙、裂缝的变化,以及储层与盖层的应力状态。四维多分量地震资料结合岩石物理资料和全波列测井资料,可以更准确地确定可能的CO2泄漏风险区域,更加可靠地评估CO2地质封存的安全性。 相似文献
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目前国内关于CO2咸水层封存尚处于先导性和试验性研究阶段,对超临界CO2注入过程中岩层力学响应和流体运移的理论与技术方面的认识还不完善。为研究CO2注入下岩层变形和流体运移,基于两相流动数学模型,给出了超临界CO2和咸水质量守恒方程;采用毛细压力和有效饱和度的关系式,将质量守恒方程变换成以毛细压力为变量的表达式,以便于考虑流体压力对岩层的影响。提出了无流体压力影响下的岩层力学本构模型,该模型能够同时考虑岩层的塑性变形和损伤。分析了两相流体-岩层相互作用机制:一方面,采用有效应力原理,考虑流体压力对岩层的力学影响;另一方面,通过岩层固有渗透率变化考虑岩层变形对流体运移的影响。 相似文献
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砂岩侵入体是由处于浅埋藏阶段、尚未固结的砂质沉积物发生液化并侵入到上覆盖层所形成的一类软沉积物变形,在北海盆地维京地堑渐新统地层中非常发育。为探讨砂岩侵入体的形态特征及诱发机制,通过高分辨率三维地震及测井资料,利用地震反射结构分析、地震相干切片等手段对砂岩侵入现象进行了识别;并结合多边形断层系统、流体充注与砂岩侵入之间的关联性,对砂岩侵入体的成因机制进行了分析。结果表明:在地震剖面上可识别的砂岩侵入体多呈V型或W型强振幅反射特征,其横向展布规模约1~2 km,垂向侵入高度约100~200 m;流体的大规模充注及多边形断层诱发盖层破裂是形成砂体内部超压并诱发其发生液化的关键因素。砂岩侵入体在形成之后可以作为流体运移通道,对强化流体的垂向运移具有重要意义;并且砂岩侵入体本身即可作为油气的有利储集体。因此识别并分析砂岩侵入体的成因机理,对盖层封闭性评价及油气勘探具有重要指导意义。 相似文献
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在CO2地质封存过程中,CO2注入深部岩层,引起地层孔隙流体组分和压力的改变,影响岩层的力学稳定性,可能导致储盖层破裂、地表隆起,并引发中小规模地震等不良后果。以砂岩为试验研究对象,以CO2、N2、H2O作为孔隙流体介质,通过控制和调节流体的温度和孔隙压力,开展了单相流体作用下岩石三轴压缩力学特性对比试验,分析了单相流体耦合作用下岩石强度、弹性模量和泊松比等基本力学参数。研究发现,高压孔隙流体使干燥砂岩的峰值强度和弹性模量均出现不同程度降低,泊松比却有较为明显的升高现象,且影响作用从大到小依次为H2O、CO2、N2。孔隙流体降低了干燥砂岩的脆性,并增强了塑性变形,且含水砂岩塑性最强。孔隙流体对砂岩力学特性影响程度取决于流体与岩石矿物成分的相互作用强弱,分析认为砂岩中不同矿物成分对CO2、N2、H2O的选择性吸附导致孔隙流体对砂岩强度影响差异明显,且作用效应从大到小依次为H2O、CO2、N2。 相似文献
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深部咸水层二氧化碳地质储存场地选址储盖层评价 总被引：1，自引：0，他引：1
深部咸水层CO2地质储存属于环保型工程项目,开展地质评价来确定良好的储盖层是实现CO2地质储存长期、有效、安全封存的首要前提。储层地质评价内容主要包括储层的物理性质及其注入能力等;盖层地质评价内容主要包括盖层发育特征及封闭能力等。在规划选址到工程选址的不同阶段,储盖层评价的内容和对象应根据不同阶段的目的依次提高精度和量化程度。通过国内深部咸水层CO2地质储存工程场地选址阶段划分,结合储盖层地质评价的主要内容,初步建立了储盖层适宜性评价指标及其分级标准,对国内深部咸水层CO2地质储存工程场地选址中的储盖层地质评价及适宜性评价工作具有一定的指导意义。 相似文献
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在地下流动系统问题的研究中,热-水动力-力学(THM)耦合过程是研究的热点问题。在地下多相非等温数值模拟软件TOUGH2的框架内,基于Biot固结理论和摩尔-库仑破坏判定准则,建立了THM耦合模型;采用积分有限差和有限元联合的空间离散方法,开发了THM模拟器TOUGH2Biot。该模拟器中热和水动力过程是全耦合,力学过程是部分耦合。通过与解析解的对比,验证了其正确性。基于鄂尔多斯盆地CCS示范工程,采用TOUGH2Biot研究了CO2注入地层后的THM响应。结果显示CO2的注入引起流体压力急剧增加,地层有效应力减小,地表隆起,隆起大小在几十个厘米,同时孔渗增加,利于CO2注入引起的压力上升向外消散。CO2注入最有可能导致剪切破坏的位置位于最大速率注入点上部盖层,其次为靠近地表的位置。 相似文献
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超临界CO2流体具有低黏度、无表面张力的特性,若应用于非常规油气储层压裂可望实现一种无污染的新型无水压裂方法。通过建立流体在井筒内的增压速率模型,得到了考虑超临界CO2流体黏度、压缩性及增压速率的裂缝起裂压力预测模型,并与水力压裂、液态CO2压裂起裂压力进行了对比分析。结果表明,超临界CO2流体的起裂压力比液态CO2流体低20.5 %,比常规水力压裂起裂压力低75.5%;超临界CO2流体的黏度、压缩性及增压速率对裂缝起裂压力影响显著。模型与文献中试验数据对比,误差在3%以内,可为超临界CO2压裂起裂压力预测提供指导。 相似文献
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《岩土力学》2017,(Z1):181-188
CO_2地质封存(GCS)是一项将CO_2注入并且永久封存于地下含水层或废弃油气储层等地质体内的CO_2减排技术。由于场地地质条件和人类开发活动导致的不确定性,注入储层的CO_2可通过泄漏废弃井、断层或裂缝以及盖层的"薄弱带"等途径发生泄漏。基于对国内外文献的广泛调研,综述了GCS泄漏及封存安全的研究进展。CO_2沿钻井泄漏一般是因为化学或力学作用导致CO_2沿钻井环空水泥、井筒桥塞或围岩破碎带发生泄漏。CO_2注入储层可能导致盖层破裂,激活原本闭合的断层或断层面滑动。CO_2沿断层/裂缝泄漏主要受有效渗透率、裂缝开度等因素影响。盖层泄漏的方式可归纳为渗透泄漏、扩散泄漏和沿裂隙泄漏3种。CO_2透过盖层的扩散泄漏对于大时空尺度CO_2地质封存泄漏评估不应忽视。CO_2泄漏通常会导致受影响的含水层内地下水的p H值减小、盐度升高、离子增多等地球化学响应,甚至存在自由态CO_2。含水层内流体压力和地球化学特征可用于有效监测封存CO_2、咸水与其他流体的泄漏。GCS泄漏研究目前还十分有限,我国尤其缺乏泄漏的定量研究。 相似文献
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二氧化碳地质储存逃逸通道及环境监测研究 总被引：3，自引：1，他引：2
CO2地质储存逃逸通道可分为人为逃逸通道、地质构造逃逸通道以及跨越盖层和水力圈闭逃逸通道三类.在CO2地质储存场地选址和场地勘查阶段,应高度重视区域地壳稳定性、地震危险性和CO2逃逸通道专门性地质调查评价工作,避免因CO2逃逸造成对人群健康和生态系统产生影响,导致地下水污染和诱发地质灾害发生.同时要对可能的CO2逃逸通道进行灌注前CO2背景值监测,灌注工程运营期CO2控制监测和封场后长期监测,确保CO2地质储存的有效性、安全性和持久性. 相似文献
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超临界CO2是一种介于气体和液体之间的特殊状态的CO2流体,具有低黏、高扩散性和零表面张力等独特的性质。利用超临界CO2作为压裂液,有助于裂缝的起裂和扩展,同时可避免储层伤害。通过研究超临界CO2射流破岩和压裂特性,分析得到了超临界CO2岩石致裂机制。研究结果表明,超临界CO2低黏等特性使其更容易进入岩石微孔和微缝之中,在岩石内部建立大小不一的流体压力系统,使岩石发生拉伸和剪切破坏;常规流体压裂起裂压力较高,裂缝一般为单条或多条平直裂缝,大多沿着同一方向贯穿强度较高的胶结颗粒,且裂缝断面光滑、平整;超临界CO2压裂起裂压力相比于常规流体压裂低,在岩石中形成的裂缝网络较为复杂,裂缝互相连通,一般沿着强度较低的胶结物开裂,较少贯穿胶结颗粒,裂缝断面较为粗糙。该研究结果可为超临界CO2压裂技术的实施提供理论支撑。 相似文献
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多孔介质THM多场耦合分析在诸如核废料地质储存、干热岩和CO2地质埋藏等地质科学领域广泛应用,鉴于其计算的复杂性往往需要借助数值手段。基于角点-中心点网格转换以及三维三点拉格朗日插值方法,通过编制程序将TOUGHREACT和FLAC3D搭接,实现了多相多组分流体-温度-岩石力学的耦合计算分析。为了验证程序的效率及适用性,构建了Salah场地深部咸水层CO2储存数值模型,模拟CO2连续注入3a的地下流体运移和储、盖层的岩石力学变化,并将地表位移与inSAR实测值进行了对比分析。以此为基础进一步模拟了中国西部某盆地CO2地质储存三维筒注模型。结果表明:搭接程序能平滑连接TOUGHREACT和FLAC3D,其考虑岩石力学影响下的注入压力和地表位移等成果符合理论及实际监测规律,同时得到岩石孔隙率、渗透率随CO2注入时间增加而变大的结论。 相似文献
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地下深部封存CO2已经被公认是人类削减温室气体排放的一条有效而又科学的途径。深部咸含水层CO2地质封存因封存潜力巨大,技术可行,且已有实际的工程运行,因而备受关注。松辽盆地是中国潜在的CO2储存场地之一,选择松辽盆地为大尺度模拟研究对象,选取姚家组砂岩层为储层,选取嫩江组泥岩为盖层,运用TOUGH-MP并行计算代码建立了覆盖整个松辽盆地的三维地质模型,在中央凹陷区开展大尺度CO2注入模拟研究,包括CO2运移、储存、地层压力提升以及储存安全性等问题。模拟结果表明:持续注入100a后形成的CO2羽远小于产生的压力积聚区影响范围。注入产生的压力抬升将在注入停止后迅速消散,不会对区域地层压力和浅层地下水系统产生显著影响。在千年之内注入的CO2将随着时间持续,逐渐溶解于水中,而不会因盖层微弱的渗透性而逃逸。 相似文献
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面对全球气候变化和能源紧缺的巨大压力,CO2地质利用技术成为研究的焦点。为了实现CO2减排及资源化利用,提出了利用超临界CO2增强卤水提取和地热能开采的CO2地质利用集成系统的概念。通过建立CO2注入热卤水储层的质量平衡模型,分析了不同流量的卤水生产、CO2注入以及储层边界流对储层变化的影响,初步评估了该系统的CO2封存量、卤水提取量以及储层流体组成变化的时间尺度。研究表明,注入CO2提供了热卤水层的压力维持,促进卤水和地热资源的可持续开采,对于江陵凹陷研究区9×108 m3的储层有效体积,注入9.95×106 t CO2可提取17.12×106 t卤水,时间尺度超过30a。对于50~1 000kg/s的卤水生产速度,可以产生0.9~18.8 MW电力。同时,该技术增加了CO2的封存容量和效率,有利于CO2大规模安全封存,经济和环境效益显著。 相似文献
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为保障国家调峰保供需求,目前相国寺地下储气库(以下简称储气库)提出并正在进行扩压增量工程,为有效指导储气库运行上限压力优化,同时确保储气库长期安全运行,亟需对相国寺储气库开展地质体完整性评估。综合地质、地震、测井、动态监测资料以及各类室内岩芯实验数据,建立相国寺储气库三维静态及四维地质力学模型,分析了储气库地质体地质力学特征,分别对不同气藏孔隙压力特征下的盖层、底托层、断层稳定性进行应力应变模拟及评估。结果表明:梁山组盖层以及韩家店组底托层在储气库运行过程中产生的地层形变量小;5条控藏断层在储气库前期运行及现今注采条件下没有断层活化风险;模拟储气库注入压力高于原始气藏压力6 MPa时,储气库地质体完整性存在失稳风险。研究成果精细定量化评估了储气库在动态应力场影响下的运行安全,对优化储气库运行方案具有重要的指导意义。 相似文献
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当温度和压力分别达到31．10℃、7．38 MPa及以上时,CO2成为超临界状态,超临界CO2具有类似于液体的密度,而其粘度又比空气和氮气大,可以驱动井下动力钻具旋转破岩,并携带岩屑,形成超临界CO2钻井技术。超临界CO2钻井具备破岩速度快、油气层保护好、驱替效率高等优势,对于非常规油气藏开发具有明显优势。超临界CO2钻井与连续管钻井技术相结合,应用于压力欠平衡钻井和压力衰竭地层前景广阔。介绍了超临界CO2物理特征、超临界CO2钻井技术流程及其技术优势,最后阐述了超临界CO2钻井技术的研究进展及发展趋势。 相似文献
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CO2在超临界状态下具有许多独特的物理化学性质,作为一种“绿色”溶剂,它具有无毒、无污染、易获取等优点。近年来,有关超临界CO2流体热力学相行为和溶解度性质的研究引起人们广泛的关注,与之密切相关的超临界流体萃取技术已在许多领域得到重视和发展。根据近年国内外运用超临界CO2流体对土壤中多环芳烃、多氯联苯、重金属等污染物的萃取应用,分析了温度、压力、共溶剂等因素对萃取效果的影响,通过与其他土壤修复技术的比较,展望了超临界流体萃取技术应用于土壤修复领域的可行性和研究方向。 相似文献
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CO2在超临界状态下具有许多独特的物理化学性质,作为一种＂绿色＂溶剂,它具有无毒、无污染、易获取等优点。近年来,有关超临界CO2流体热力学相行为和溶解度性质的研究引起人们广泛的关注,与之密切相关的超临界流体萃取技术已在许多领域得到重视和发展。根据近年国内外运用超临界CO2流体对土壤中多环芳烃、多氯联苯、重金属等污染物的萃取应用,分析了温度、压力、共溶剂等因素对萃取效果的影响,通过与其他土壤修复技术的比较,展望了超临界流体萃取技术应用于土壤修复领域的可行性和研究方向。 相似文献